基于S3C2410蓝牙发射机设计(四层PCB设计)

 第一次有机会做多层板的设计,得好好的把握住。于是借了几本书,特别是那本《protel99多层板设计》一书帮助我很多,虽然没有完全吃透,一般的设计要点还是了解了一些。另外在网上查了很多大家做多层板的资料和心得。在做了充足的准备和简单的实验后开始了真正的设计。虽然大多推荐2410做六层板,但是一般应用四层也够了,毕竟做产品,也要考虑到成本。而且发射机的外围电路单一,系统比较简单,很多管脚没有用,相信四层会满足要求的。
  原理图设计:直接裁剪了博创的开发板,去了些没用的外设,只留下网络和串口,把其中一个USB device改成USB Host,这样就和样机一样有两个USB Host,方便接两个蓝牙棒。连器件型号都没有变,这里就不给图了,网上都有,大同小异,也没什么注意点。不过事后高人说现在K9F1208已经快停产了,做产品最好找其他替代,而且市场上的确比同类型其他芯片贵,推荐K9F1G08。为了移植系统方便,就先用了1208,以后再考虑换存储器了。如果是从网上下载的原理图参考的话要注意原理图的正确性。我在之前搜集资料过程中发现网上有些图或者有些开发板给的图不是有点小毛病(不知道是不是故意的)就是有意颠倒总线顺序。还好,博创这个是没有问题的。不过该原理图中的flash和其他板子的图有个脚不同,如下图a。虽然没有找到6脚,索性也不接这个脚,最终也是没有问题的。
  PCB设计:
  1.该四层板板层设计从上到下依次为信号层-电源层-地层-信号层。最小过孔8mil、直径18mil。最小线宽6mil、线距4.5mil。SDRAM管脚宽度允许通过一条线如下图b。这些参数其实已经没有什么调整余地,因为cpu的管脚太密集,如果加工的工厂做不了,只能换其他水平高的了。我就是找了三家,只有远东那家能做的,感觉不错。
  2.布线方式我采用了“独创”的矩阵式“田字格”。和FPGA内部的走线原理类似,在顶层和底层分别按照水平和竖直走线,在需要交叉的地方打过孔。这和主板上常见的那种信号线并列排布,推进式的布线(有如波浪般前行,比较有气势)不同,我感觉这种方式能够在信号线等距、过孔数量、PCB板面积占用、耗时上取得一个平衡。即这种方式使得信号线之间长度差别不是那么大,不用增加过多的过孔,减少了PCB板面占用,同时能够极大减少布线耗时。而且看起来很整齐。如下图c和图d。当然一种方法行不行的通,看最终效果。事实证明(公司长时间测试)在最高cpu频率203MHz下能够正常运行。看来没有问题。

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            (图a)                                        (图b)                   (图c)                                 (图d)
  3.芯片排布:我没有采取一面元件一面布线的“传统”方式,因为我不知道这样有多大好处,反而是跟着感觉走,怎么方便布线怎么来,于是可以看到背面有两个SDRAM,和一堆其他的电阻电容。这样使得走线尽可能的顺着管脚的方向来,不用拐弯抹角了,减少了走线长度,如下图a所示的两个SDRAM。顶层的FLASH管脚水平,所以尽量走线水平,如下图b。
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               (图a)                                                                 (图b)
  4.总体布局:从下图a和b可以看出器件布局靠右,主要是因为左侧底层有SDRAM,布线比较密。电源部分在右上角,网络部分在右中,复位开关在最左侧(后来感觉这个布局不合适,应该放在右侧,因为走线太长)。实物图如下图b。
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                     (图a)                                                                 (图b)
  总结:第一次做多层板,很多东西一知半解,也许理解错了,也有一些创新。虽然最终证明是成功的,还是有许多东西不明确。写在这里目的是希望得到高人的指点,抛砖引玉,以求更上一层楼。还发现一点,人的潜力还是挺大的,我都没想到是一次成功,没有一根飞线,布局没有错误,封装没有问题,以前做单片机等简单的DIY反倒是经常在封装上出些幼稚错误。可能是做产品,压力大,反反复复检查了不下10次,做封装的时候(那个网口)反反复复量了几遍。而且第一次布局完还打印出来和实际器件对照,还真发现问题,再改。这个过程使得我对PCB设计认识更深了,得有一种艺术家的精神在里面,反反复复雕琢自己的设计,乐在其中。

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